Zeszyty Naukowe
Instytutu Gospodarki Surowcami Mineralnymi i Energią Polskiej Akademii Nauk
* Mgr, ** Dr, Uniwersytet Śląski, Wydział Nauk o Ziemi, Sosnowiec; e-mail: marta.kasprzyk@us.edu.pl, iwona.je-lonek@us.edu.pl
*** MCKiS, Jaworzno; e-mail: zjelon@icloude.com
rok 2016, nr 96, s. 105–118
Marta KASPRZYK*, Iwona JELONEK**, Zbigniew JELONEK***
Charakterystyka petrograficzna oraz oznaczenie rtęci w węglu
z pokładu 207 (Górnośląskie Zagłębie Węglowe)
Streszczenie: W artykule przedstawiono wybrane metody petrograficzne: analizę macerałową, analizę mikrolitotypów, obserwacje we fluorescencji oraz pomiary refleksyjności. Scharakteryzowano materię mineralną występującą w profilu pokładu 207. Oznaczono zawartość rtęci w pokładzie. Na podstawie wykazanych korelacji pomiędzy zawartością rtęci w węglu a zawartością materii mineralnej i materii organicznej można stwierdzić, że wyższa koncentracja rtęci występuje w próbkach zasobnych w materię mineralną.
Słowa kluczowe: węgiel kamienny, macerały, mikrolitotypy, rtęć w węglu, materia mineralna
Petrographic characterization and mercury content of coal seam No. 207 (Upper Silesian Coal Basin)
Abstract: The article presents selected methods: maceral analyses, microlithotype analyses and observation in fluores-cence light and reflectance measurements. The mineral matter occurring in coal seam 207 was characterized. The content of mercury in the coal seam was determined. A, significant correlation was established between mercury in coal and the content of mineral matter in coal on the basis of the demonstrated correlation coefficient and it can be ascertained that a higher concentration of mercury occurs in samples abundant in mineral matter. Keywords: hard coal, macerals, microlithotypes, mercury in coals, mineral matter Wprowadzenie
Niniejsza praca oparta jest na kompleksowych wynikach badań petrograficznych w tym: ilościowej analizy mikrolitotypów, macerałów uzupełnionych analizą ilościową i
jakościo-wą we fluorescencji oraz pomiarami refleksyjności popartymi badaniami: fizykochemiczny-mi i fizykochemiczny-mineralogicznyfizykochemiczny-mi węgla z pozyskanej próbki słupowej od spągu do stropu pokładu. Badania te są interesujące z uwagi na poznanie warunków panujących w strefie przejściowej pomiędzy węglami brunatnymi twardymi błyszczącymi a węglami sensu stricte kamienny-mi, a także z punktu technologicznego związanego z uchwyceniem zawartości rtęci w po-kładzie, która ma wpływ w procesach takich jak przeróbka i spalanie węgla (Dubiński i in. 2005; Dyrektywa 2010/75/EU).
Celem podjętych badań jest wyjaśnienie sposobu występowania rtęci Hg w węglach i wykazanie korelacji między zawartością rtęci a składem petrograficznym. Rtęć jest jed-nym z pierwiastków występujących w sposób naturalny w pokładach węgla, a jej zawartość zmienia się w szerokich granicach, dla węgli GZW od 29 do 302,6 ppb, natomiast średnio 73,9 ppb (Klojzy-Karczmarczyk i Mazurek 2013; Bojakowska i Sokołowska 2001). Śred-nie zawartości dla węgli kamiennych GZW podawane przez innych autorów są rozbieżne i mieszczą się w granicach od 50 do 150 ppb (Lorenz i Grudziński 2007; Smoliński 2007). W węglach rtęć może występować w połączeniu z różnymi fazami i związkami, dlatego wyróżnia się trzy typy rtęci: rtęć związana z minerałami ilastymi, materią organiczną oraz siarczkami (Mastalerz i in. 2006). Rola nieorganicznej substancji mineralnej w kumulowa-niu Hg w węglach nie jest dostatecznie poznana, a korelację dla rtęci i innych pierwiastków mierzonych w węglach, a także dla analiz technicznych nie zawsze są istotne statystycznie (Bojarska i Bzowski 2015; Michalska i Białecka 2012). Nowatorska w projekcie hipoteza wskazuje na możliwość różnicowania się zawartości rtęci w zależności od submacerału, w którym występuje. Każdy z submacerałów węgla może zawierać różne formy Hg, obecne zarówno w formie związanej z substancją mineralną typową dla danego submacerału, jak również formy związane z samą materią organiczną typową dla danej grupy macerałów (Kokowska-Pawłowska 2014). Według naszej wiedzy, występowanie rtęci w polskich wę-glach kamiennych obszaru GZW nie było badane pod tym kątem, stąd brak silnej korelacji, obserwowanej przez badaczy w publikacjach może być wynikiem różnych zawartości po-szczególnych macerałów czy mikrolitotypów w węglach badanych całościowo.
Do badań wybrano pokład 207 warstw łaziskich, należący do krakowskiej serii pia-skowcowej karbonu produktywnego w GZW (Westfal C). Obszar górniczy KWK Jaworzno położony jest we wschodniej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Pokłady warstw łaziskich występujące w rejonie Jaworzna mają unikalną pozycję w litostratygrafii (GZW) z uwagi na swój niski stopień uwęglenia oraz charakterystyczne cechy petrograficzne, jak występowanie durytów (Jelonek i in. 2007).
1. Przedmiot, zakres i zastosowana metodyka badań
Próbki pokładowe, w tym próbkę słupową, pobrano z pokładu 207 dzięki uprzejmości pracow-ników z Działu Mierniczo-Geologicznego zgodnie z obowiązująca normą PN-G- 04501:1998.
Uzyskaną próbkę słupową z pełnego profilu pokładu (rys. 1), o wymiarach 30x30 cm po-dzielono prostopadle do uławicenia od stropu do spągu pokładu na dwie równe części. Jedną część przeznaczono na analizy fizykochemicznej, drugą część pocięto na zgłady (próbki cząstkowe) o grubości około 2,5 cm i szerokości około 3 cm, uzyskując ostatecznie z próbki słupowej 194 preparaty mikroskopowe przeznaczone do analiz petrograficznych.
Rys. 1. Profil makroskopowy pokładu 207 (Jelonek i in.. Int. J. of Coal Geology, 2007)
1.1. Analizy petrograficzne
Badania budowy petrograficznej obejmowały:
analizę macerałów i substancji mineralnej w świetle białym odbitym z zastosowa-niem obiektywu immersyjnego,
analizę mikrolitotypów przeprowadzono w świetle białym odbitym z zastosowaniem obiektywu immersyjnego,
obserwacje liptynitu wykonano w świetle fluorescencyjnym odbitym stosując obiek-tyw immersyjny.
Oznaczenie zawartości macerałów i substancji mineralnej wykonano według polskiej normy PN-ISO 7404-3:2001 oraz ICCP (2001), a mikrolitotypów według polskiej normy PN 93/G-04564 i ICCP (International Committee for Coal and Organic Petrology) 1998b. Przeprowadzono analizę jakościową i ilościową w świetle odbitym w imersji olejowej przy powiększeniu obiektywu 50 razy i okularu o powiększeniu 10 razy. Badania oraz doku-mentację fotograficzną macerałów wykonano na mikroskopie AXIOPLAN 2 firmy ZEISS z dostawianym stolikiem integracyjnym marki SWIFT.
1.2. Analiza stopnia uwęglenia
Oznaczono wskaźnik refleksyjności dla:
stopnia uwęglenia na podstawie zdolności odbicia światła witrynitu.
Pomiary współczynnika stopnia uwęglenia wykonano zgodnie z polską normą PN – ISO 74045: 2002. Dokonywano pomiarów średniej refleksyjności w świetle niespolaryzowanym dla macerałów z grupy witrynitu (kolotelinitu). Analizy zdolności odbicia światła na wi-trynicie wykonano przy użyciu mikroskopu AXIPLAN 2 firmy ZEISS, który wyposażono w obiektyw immersyjny o powiększeniu 50 razy.
1.3. Analiza fizykochemiczna węgli
Badania w zakresie analizy technicznej i elementarnej wykonano w Laboratorium Che-mii Analitycznej w Ośrodku Badawczo-Rozwojowym Gospodarki Energetycznej w Kato-wicach. Próbki węgla do badań przygotowano zgodnie z polską normą PN-90/G-04502.
Wykonano następujące analizy zgodnie z obowiązującymi normami: W zakresie analizy technicznej wykonano:
zawartość wilgoci PN-80/G-04511,
zawartość popiołu PN-80/G-04512/Az 1:2002, zawartość części lotnych PN-G-04516:1998, wartość ciepła spalania PN-81/G-04513.
W analizie elementarnej oznaczano zawartości następujących pierwiastków: węgla i wodoru PN-90/G-04525,
1.4. Analiza składu mineralnego oraz rtęci w badanych węglach
Analizy metodą skaningowej mikroskopii elektronowej wykonano przy użyciu skanin-gowego mikroskopu elektronowego HITACHI S–4700 z systemem mikroanalizy Noran Vantage, w Pracowni Mikroskopii Skaningowej Uniwersytetu Jagiellońskiego. Napięcie wynosiło 20 kV przy natężeniu wiązki 20 nA.
Pomiar zawartości rtęci całkowitej dla badanych węgli wykonano na analizatorze DMA-80 firmy Milestone. Próbki w pierwszej kolejności zostały zmielone do ziarna 0,5 mm, na-stępnie wysuszone w piecu w strumieniu tlenu O2 w temp. 200°C, następnie próbki mi-neralizowano (dekompozycja, spalanie, rozkład) w temp. 650°C. W procesie tym z próbki uwalniane były związki rtęci Hg; jednocześnie powstały uboczne produkty gazowe, takie jak tlenki azotu NOx,tlenki siarki SOx i halogenki. Uwolnione związki rtęci Hg oraz gazowe produkty uboczne powędrowały do tuby katalitycznej (tlenki kobaltu i manganu) za pomocą medium, którym był tlen O2,gdzie uboczne produkty gazowe powodujące referencję zostały zlikwidowane. Następnie lotne związki rtęci Hg zostały przeniesione do tzw. złotej pułapki Au czyli do amalgamatora, w którym nastąpiło selektywne wyłapanie rtęci. Powstał amal-gamat Au – Hg w temp. około 170°C, kolejno piec amalamal-gamatora osiągnął temp. 850°C i rtęć atomowa Hg została uwolniona do amalgamatu. Pozostała część produktów spalania skierowała się za pomocą gazu nośnego jakim jest tlen O2 do wylotu aparatu. Rtęć, która została uwolniona, przeszła do układu dwóch kuwet (cel, komór) pomiarowych. Kuwety te ustawiono w osi optycznej aparatu. Tak zastosowana konfiguracja pozwala na pomiar rtęci Hg metodą absorbcyjną spektrometrii atomowej. Lampa rtęciowa jest źródłem promienio-wania i to ona wysyła promieniowanie o długości fali ƛ = 253,65 nm, wysyłając wiązkę do układu cel pomiarowych. Znajdujące się w kuwetach pomiarowych atomy rtęci są w stanie podstawowym, gdzie pochłaniają promieniowanie przychodząc tym samym w stan wzbu-dzony. Promieniowanie, które nie zostało pochłonięte przez atomy rtęci przechodzi do de-kodera pomiarowego (krzemowa dioda UV) i jest mierzona absorbancja ABS tzn. logarytm dziesiętny ze stosunku natężenia promieniowania wchodzącego do cel pomiarowych I0 do natężenia promieniowania wychodzącego (niepochłoniętego) z celi pomiarowej I. Kolejno z otrzymanej absorbancji program przeliczył bezwzględną ilość rtęci Hg w próbce [ng] oraz wyliczył stężenie przyjmując jednostkę np. [µg/kg].
Limit detekcji zastosowanego analizatora rtęci DMA-80 wynosi 0,005 ng Hg. 2. Wyniki badań
2.1. Ocena stopnia uwęglenia
Stopień uwęglenia oceniono na podstawie pomiarów refleksyjności witrynitu, a dokład-nie kolotelinitu oraz wyników chemicznych. Na podstawie badań współczynnika zdolności odbicia światła R0, który zmienia się w zakresie od 0,34% (próbka nr 1-28-106) do 0,48% (próbka nr 1-33-150); analizy fizykochemicznej w tym: wilgoć w stanie analitycznym wy-stępująca w ilości od 5,26% do 17,56%, a wartość średnia wynosi 9,97% i ciepła spalania występującego w przedziale od 24MJ/kg do 26MJ/kg, wartość średnia wynosi 25MJ/kg –
sklasyfikowano badany węgiel do poszczególnej kategorii, która odpowiada w klasyfikacji polskiej węglom brunatnym twardym błyszczącym.
2.2. Analizy petrograficzne
2.2.1. Analiza macerałowa i materii mineralnej
W niniejszej pracy stosowano klasyfikację zalecaną przez ICCP (2001). Wydzielono 20 macerałów, które opisano szczegółowo zwracając uwagę na barwę, zdolność refleksyjną, morfologię, relief oraz stopień zachowania.
GRUPA WITRYNITU występuje w ilości od 25 (próbka nr 1-25) do 67,1% (próbka nr 1-21) w przeliczeniu na 100% materii węglowej (rys. 2–3). Uwzględniając materię mineral-ną zawartość witrynitu zmienia się w zakresie od 24 (próbka nr 1-25) do 65,3% (próbka nr 1-21). Macerały występujące w tej grupie to: telinit, kolotelinit, witrodetrynit, kolodetrynit, korpożelinit, żelinit.
GRUPA LIPTYNITU występuje w ilości od 4,5 do 36,3% w przeliczeniu na 100% ma-terii węglowej (rys. 4–5). Uwzględniając materię mineralną zawartość liptynitu zmienia się w zakresie od 4,4 do 35,5%. Macerały występujące w tej grupie to: sporynit, kutynit, rezynit, eksudatynit, fluorynit, bituminit, alginit liptodetrynit.
GRUPA INERTYNITU występuje w ilości od 22,6 do 53,3% w przeliczeniu na 100% materii węglowej (rys. 6–7). Uwzględniając materię mineralną zawartość inertynitu zmienia się w zakresie od 20,2 do 51,8%. Macerały występujące w tej grupie to: fuzynit, semifuzynit, mikrynit, makrynit, sklerotynit, inertodetrynit.
MATERIA MINERALNA w badanych węglach występuje w ilości od 0,7 do 13,6%. Podwyższona koncentracja materii mineralnej związana jest najprawdopodobniej z obecno-ścią przerostów, w tym tonsteinu oraz łupków ilastych. Średnia wartość materii mineralnej w całym profilu pokładu wynosi 3,5%.
Rys. 2. Kolodetrynit, światło białe odbite, pow. 500x w immersji olejowej
Fig. 2. Kolodetrinite, white reflected light, oil immersion, 500x
Rys. 3. Telinit, światło białe odbite, pow. 500x w immersji olejowej
Fig. 3. Telinite, white reflected light, oil immersion, 500x
2.2.2. Analiza mikrolitotypów
Mikrolitotypy podzielono na trzy grupy: monomaceralne, bimaceralne i trimaceralne, które wyróżniono pod mikroskopem w imersji olejowej stosując światło białe odbite. Mikro-litotypy to warstewki i soczewki węgla o grubości równej lub większej niż 50 µm.
Mikrolitotypy monomaceralne zbudowane są z jednego macerału, co oznacza, że co najmniej 95% mierzonego pola przypada na jeden macerał. Wyróżniono w tej grupie: witryt, liptyt, inertyt. Proporcje udziału tej grupy w całym profilu pokładu 207 przedstawiono na rysunku 8.
Mikrolitotypy bimaceralne zbudowane są z dwóch macerałów, gdzie ich suma mierzona w polu pomiaru nie była mniejsza niż 95%. Wyróżniono w tej grupie: klaryt, witrynertyt, duryt. Proporcje udziału tej grupy w całym profilu pokładu 207 przedstawiono na rysunku 9. Rys. 4. Sporynit, światło białe odbite, pow. 500x
w immersji olejowej
Fig. 4. Sporinite, white reflected light, oil immersion, 500x
Rys. 5. Ten sam obraz jak na rys. 4 Fig. 5. The same image as in Fig. 4 UV light
Rys. 6. Semifuzynit, światło białe odbite, pow. 500x w immersji olejowej
Fig. 6. Semifusinite, white reflected light, oil immersion, 500x
Rys. 7. Fuzynit, światło białe odbite, pow. 500x w immersji olejowej
Fig. 7. Fusinite, white reflected light, oil immersion, 500x
Mikrolitotypy trimaceralne obejmują wszystkie trzy grupy macerałów występujących w różnych proporcjach, co wiąże się z wydzieleniem trzech trimacerytów: duroklaryt, kla-roduryt, witrynertoliptyt. Proporcje udziału tej grupy w całym profilu pokładu 207 przed-stawiono na rysunku 10.
Rys. 8. Proporcje występowania mikrolitotypów monomaceralnych w pokładzie Fig. 8. The proportions of occurrence microlithotypes mono-macerals in coal seam
Rys. 9. Proporcje występowania mikrolitotypów bimaceralnych w pokładzie Fig. 9. The proportions of occurrence microlithotypes bi-macerals in coal seam
2.2.3. Obserwacje we fluorescencji macerałów z grupy liptynitu Analizę wykonano stosując klasyfikację zalecaną przez ICCP (2001).
Wydzielono dziewięć macerałów z grupy liptynitu oraz ekspulsje bituminów do olejka immersyjnego. Analizę wykonano w imersji olejowej z zastosowaniem lampy fluorescencyj-nej. Obserwacje mikroskopowe przebadanych 194 preparatów mikroskopowych z pokładu 207 (śledząc pokład od spągu) wykazują: dominację sporynitu, w tym bardzo duże ławice megaspor o zróżnicowanej fluorescencji widoczne nawet makroskopowo oraz podwyższoną zawartość liptodetrynitu. Charakterystyczna jest także obecność bituminów (w tym eksu-datynitu) oraz występowanie fluorynitu, trudnych do zidentyfikowania w świetle białym. Na uwagę zasługują zmiany ilościowej zawartości macerałów z grupy liptynitu pomiędzy przerostami łupku ilastego, a także ilościowe i jakościowe zmiany występowania liptyni-tu powyżej tonsteinu. Uwagę zwraca próbka nr 1-35, w której liptynit występuje w ilości 45,02% (głównie sporynit) w przeliczeniu na 100% materii organicznej i 35,5% z uwzględ-nieniem materii mineralnej oraz wysoką koncentrację lamalginitu, co wskazuje, że jest to węgiel sapropelowy typu boghed.
2.3. Skład mineralny badanych węgli
Wykonane badania składu mineralnego węgli pozwoliły na identyfikację faz mineral-nych oraz określenie zawartości metali ciężkich. Głównym składnikiem jest piryt, który występuje najczęściej w postaci dużych agregatów o szkieletowej budowie. Wielkość piry-towych agregatów wynosi od 300 mm do 500 mm, a najwięcej oznaczono ich w próbce 1-34. Ponadto piryt występuje w formie pojedyńczych, wydłużonych listewek, których długość nie przekracza 15 mm.
Rys. 10. Proporcje występowania mikrolitotypów trimaceralnych w pokładzie Fig. 10. The proportions of occurrence microlithotypes tri-macerals in coal seam
Do głównych składników należy także galena, która występuje w formach o regularnych kształtach i wielkości od 2 mm do 10 mm. Ponadto oznaczono siarczki Mn, Ni, Cu i Zn, których wielkość nie przekracza 8 mm. Zawartości metali ciężkich w badanych węglach są niższe w próbkach od 1-1 do 1-18, a ich średnie wartości wynoszą dla Mn – 17 ppm, Ni – 6 ppm, Cu – 8 ppm, Pb – 37 ppm i Zn – 26 ppm. W pozostałych próbkach wartości te są o kilka ppm wyższe, a dla Zn średnią zawartość oznaczono na poziomie 585 ppm.
Oznaczone w badanych węglach fosforany ziem rzadkich to głównie monacyty cerowe, które zawierają zmienne ilości Ce, La, Nd i Th. Monacyty występują najczęściej w postaci drobnych cząstek o nieregularnych kształtach, których wielkość nie przekracza 3 mm. Po-nadto identyfikowano cząstki o składzie monacytu, których wielkość przekracza 10 mm, i które noszą ślady rozpuszczania. W próbkach 1-16 i 1-17 oraz 1-35, 1-37 i 1-39 identyfi-kowano fosforany ciężkich ziem rzadkich, takich jak Gd, Dy i Yb.
Z pozostałych faz mineralnych, które zostały oznaczone wymienić należy baryt, gips oraz w ilościach śladowych halit, kaolinit, illit i kwarc.
2.4. Oznaczenie rtęci
Do dalszych badań na zawartość rtęci z całego profilu pokładu wydzielono w sumie 39 próbek węgla. Przeprowadzone badania wykazały pewne zróżnicowanie zawartości rtęci Hg w poszczególnych macerałach węgla oraz dobrą korelację z zawartością materii mineralnej obserwowanej w świetle białym odbitym. Na podstawie otrzymanych wartości współczynnik korelacji wyniósł 0,79% i wykazał, że najlepiej rtęć koresponduje z materią mineralną, a skład macerałowy nieznacznie wpływa na jego koncentrację. Wyniki zestawiono w tabeli 1.
Największe wartości rtęci odnotowano w próbkach 1-36, 1-34, 1-33, 1-32, 1-31, znaj-dujących się pomiędzy tonsteinem a pierwszym łupkiem ilastym idąc od stropu pokładu. W próbkach tych materia mineralna osiągnęła największe wartości przy jednoczesnym spad-ku macerałów z grupy inertynitu.
Podsumowanie i wnioski
W prezentowanym artykule przedstawiono charakterystykę petrograficzną węgla oraz jak zmienia się zawartość rtęci w pokładzie 207, który należy do warstw łaziskich (Kra-kowska Seria Piaskowcowa) występujący w obszarze górniczym ZG Sobieski. Na podstawie szczegółowych badań zaobserwowano następujące zależności:
Na podstawie stopnia uwęglenia mierzonego od powierzchni witrynitu (kolotelinitu) badany węgiel w międzynarodowej klasyfikacji Europejskiej Komisji Gospodarczej (ECE-UN, 1998) odpowiada słabo uwęglonym węglom (subbitumicznym) w prze-dziale A.
Analizy przeprowadzone we fluorescencji wykazały wyższą zawartość liptynitu, a w szczególności liptodetrynitu w porównaniu z wynikami analiz wykonanych w świetle białym.
Wspomniana powyżej wysoka średnia zawartość liptynitu (głównie sporynitu i lip-todetrynitu), mogła mieć wpływ na podwyższoną wartość ciepła spalania w stosunku
TAbELA 1. Zawartość macerałów, materii mineralnej oraz średnia Hg w pokładzie TAbLE 1. The content of macerals and mineral matter and average Hg in coal seam
Numer próbki Liptynit[%] Witrynit[%] Inertynit[%] Materia mineralna[%] Średnia zawartość Hg[µg/g](ppm)
1-1 9,8 55,3 31,8 3,1 0,065 1-2 14,0 57,3 28,7 0,0 0,004 1-3 16,7 47,3 35,3 0,7 0,016 1-4 10,9 49,7 36,7 0,7 0,008 1-5 19,3 48,0 32,0 0,7 0,006 1-6 10,3 46,9 41,5 1,3 0,031 1-7 14,7 49,3 35,3 0,7 0,067 1-8 13,4 45,4 41,2 0,0 0,006 1-9 13,8 47,2 37,4 1,6 0,112 1-10 15,4 44,0 39,5 1,1 0,076 1-11 12,1 51,3 35,9 0,7 0,007 1-12 8,0 56,7 33,3 2,0 0,138 1-13 13,3 46,0 40,0 0,7 0,007 1-14 14,4 46,5 36,8 2,3 0,176 1-15 15,1 47,7 35,3 1,9 0,012 1-16 11,7 41,3 44,7 2,3 0,026 1-17 4,4 40,9 51,8 2,9 0,033 1-18 8,7 44,4 45,4 1,5 0,021 1-19 9,9 47,5 40,8 1,8 0,012 1-20 17,6 43,5 35,6 3,3 0,215 Tonstein 1-21 6,6 65,3 25,4 2,7 0,012 1-22 18,4 52,6 27,3 1,7 0,005 1-23 12,0 50,4 33,6 4,0 0,097 1-24 15,5 59,0 23,1 2,4 0,009 1-25 28,1 24,0 43,9 4,0 0,028 1-26 20,5 38,5 37,2 3,8 0,012 1-27 18,6 43,2 34,6 3,6 0,015 1-28 16,7 45,2 35,2 2,9 0,015 1-29 21,6 35,3 39,1 4,0 0,025 1-30 18,3 45,2 34,2 2,3 0,027 1-31 12,8 41,8 42,3 3,6 0,219 1-32 18,9 46,6 30,4 4,1 0,254 1-33 21,4 48,3 20,2 10,1 0,328 1-34 16,1 49,6 20,7 13,6 0,759 Łupek ilasty 1-35 35,5 27,4 35,5 1,6 0,064 1-36 23,7 42,6 27,5 6,2 0,264 Łupek ilasty 1-37 20,3 46,2 30,5 3,0 0,019 1-38 18,3 50,4 28,6 2,7 0,023 1-39 14,2 49,3 33,4 3,1 0,016 min 4,4 24,0 20,2 0,7 0,004 max 35,5 65,3 51,8 13,6 0,759 średnia 16,2 45,7 34,6 3,5 0,083
do pozostałych parametrów, jak refleksyjność witrynitu, i parametrów geochemicz-nych.
Na podstawie szczegółowego profilu makroskopowego oraz kompleksowych analiz petrograficznych w tym mikrolitotypów zostało wydzielonych jedenaście stref facjal-nych w całym profilu pokładu.
Średnia zawartość rtęci w 39 próbkach węgli wynosi 0,083 µg/g (ppm). Wartość mini-malna wynosi 0,004 µg/g (ppm), a wartość maksymini-malna osiągnęła 0,759 µg/g (ppm). Większe koncentracje rtęci zaobserwowano w próbkach, w których wzrasta
zawar-tość materii mineralnej, a spada zawarzawar-tość inertynitu.
Zmienna zawartość macerałów z grupy witrynitu, inertynitu i liptynitu w poszczegól-nych interwałach pokładu nie wpłynęła znacząco na koncentrację rtęci.
Minerały ilaste występują w postaci oddzielnych ziaren, tworząc soczewki lub niere-gularne skupienia w witrycie, klarycie i trimacerycie, a także w formie rozproszonej, wypełniając komórki telinitu, semifuzynitu i fuzynitu.
Minerały węglanowe mają charakter epigenetyczny i wypełniają szczeliny i spękania nieciągłości lub komórki semifuzynitu i fuzynitu.
Siarczki najczęściej impregnują komórki w semifuzynicie i fuzynicie (epigeneza), a także występują w formie pojedynczych syngenetycznych ziaren lub konkrecji oraz wypełniają szczeliny i spękania tworząc duże nieregularne epigenetyczne formy. Za-obserwowano piryt w postaci pseudomorfozy po fuzynicie.
Kwarc występuje w formie pojedynczych ziaren.
W celu zweryfikowania czy zachodzą i potwierdzą się dalsze korelacje pomiędzy materią mineralną i materią organiczną a koncentracją rtęci autorzy planują przeprowadzić kolejne badania, biorąc pod uwagę całe profile pokładów między innymi z KWK Bolesław Śmiały oraz KWK Budryk. W sumie dzięki uprzejmości działów geologicznych na dzień dzisiejszy jest już pobranych sześć pokładów węgla.
Literatura
Aleksa i in. 2007 – Aleksa, H., Dyduch, F. i Wierzchowski, K. 2007. Chlor i rtęć w węglu i możliwości ich obniżenia
metodami przeróbki mechanicznej. R. 31, z. 3/1, s. 35–48.
Bojakowska, I. i Sokołowska, G. 2001. Rtęć w kopalinach w Polsce jako potencjalne źródło zanieczyszczenia środowiska. Biuletyn PIG 394, s. 5–54.
Bojarska, K. i Bzowski, Z. 2015. Ocena zawartości rtęci w węglu kamiennym polskiej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Wiadomości Górnicze 12, s. 657–662.
Dubiński i in. 2005 – Dubiński, J., Turek, M. i Aleksa, H. 2005. Węgiel kamienny dla energetyki zawodowej w aspekcie wymogów ekologicznych. Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko 2, s. 5–21.
Dyrektywa, 2010 – Dyrektywa 2010/75/EU w sprawie emisji przemysłowych. Wymóg prowadzenia pomiarów emisji całkowitej rtęci w źródłach opalanych węglem.
UN–ECE, 1998 – International al classification of in-seam coals. ENERGY/1998/19. United Nations, Geneva and New York, 1998 (EUCORES 56).
ICCP (International Committee for Coal and Organic Petrology), 1998a. The new vitrinite classification (ICCP System 1994). Fuel 77, s. 349–358.
ICCP (International Committee for Coal and Organic Petrology), 2001. The new inertinite classification (ICCP System 1994). Fuel 80, s. 459–471.
ICCP (International Committee for Coal and Organic Petrology), 1998b. Microlithotype. 4th and last draft, Sep-tember 1998, 18 s.
Jelonek i in. 2007 – Jelonek, I., Kruszewska, K.J. i Filipiak, P. 2007. Liptinite as an indicator of environmental changes during formation of Coal seam No. 207 (Upper Silesia, Poland). International Journal of Coal
Geology 71, s. 471–487.
Klojzy-Karczmarczyk, B. i Mazurek, J. 2013. Studies of mercury content in selected coal seams of the Upper Silesian Coal Basin. Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources Management t. 29, z. 4, s. 95–106.
Kokowska-Pawłowska M., 2014 – Zależność pomiędzy zawartością pierwiastków szkodliwych w litotypach węgla i ich popiołach (pokład 405, GZW). Gospodarka Surowcami Mineralnymi – Mineral Resources
Manage-ment t. 30, z. 2, s. 51–66.
Lorenz, U. i Grudziński, Z. 2007. Zawartość rtęci jako potencjalny czynnik ograniczający wartość użytkową węgla kamiennego i brunatnego. Górnictwo i Geoinżynieria R. 31, z. 3/1, s. 335–349.
Mastalerz i in. 2006 – Mastalerz, M., Drobniak, A. i Filippelli, G. 2006. Mercury Content of Indiana Coals. Rese-arch of Indiana Geological Survey, Indiana University.
Michalska, A. i Białecka, B. 2012. Zawartość rtęci w węglu i odpadach górniczych. Prace Naukowe GIG
Górnic-two i Środowisko 3, s. 73–87.
PN-G-04501: 1998. Węgiel kamienny i antracyt. Pobieranie próbek pokładowych bruzdowych.
PN-90/G-04502. Węgiel kamienny i brunatny. Metoda pobierania i przygotowania próbek do badań laboratoryj-nych.
PN-80/G-04511. Paliwa stałe. Oznaczanie zawartości wilgoci.
PN-80/G-04512/Az 1: 2002. Paliwa stałe. Oznaczanie zawartości popiołu metodą wagową (Zmiana Az 1). PN-G-04516: 1998. Paliwa stałe. Oznaczanie zawartości części lotnych metodą wagową.
PN-81/G-04513. Paliwa stałe. Oznaczanie ciepła spalania i obliczanie wartości opałowej. PN-90/G-04525. Paliwa stałe. Oznaczanie zawartości węgla i wodoru.
PN-77/G-04514.08. Paliwa stałe. Oznaczanie zawartości siarki. Obliczanie zawartości siarki palnej.
PN-ISO 7404-2: 2005. Metody analizy petrograficznej węgla kamiennego (bitumicznego) i antracytu. Część 2: Metoda przygotowania próbek węgla.
PN-ISO 7404-3: 2001. Metody analizy petrograficznej węgla kamiennego (bitumicznego) i antracytu. Część 2: Metoda oznaczania składu grup macerałów.
PN 93/G - 04564. Węgiel kamienny. Analiza petrograficzna. Oznaczanie zawartości mikrolitotypów, karbominerytu i skały płonej.
PN-ISO 74045: 2002. Metody analizy petrograficznej węgla kamiennego (bitumicznego) i antracytu. Część 5: Metoda mikroskopowa oznaczania refleksyjności witrynitu.
Smoliński, A. 2007. Energetyczne wykorzystanie węgla źródłem emisji rtęci – porównanie zawartości tego pier-wiastka w węglach. Ochrona powietrza i problemy odpadów 2, 238, s. 45–53.
